[:it]Wd1-9, una giovane stella di Wolf-Rayet dietro una fitta nube di polveri. L’articolo: “EWOCS-IV: 1Ms ACIS Chandra observation of the supergiant B[e] star Wd1-9” di K. Anastasopoulou (INAF – OAPA) pubblicato su A&A[:en]Wd1-9, a young Wolf-Rayet star hidden by a dusty cocoon. The study: “EWOCS-IV: 1Ms ACIS Chandra observation of the supergiant B[e] star Wd1-9” of K. Anastasopoulou (INAF – OAPA) recently appeared on A&A[:]
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L’analisi di una lunga osservazione ai raggi X rivela la natura della misteriosa stella Wd1-9: un sistema binario contenente una stella evoluta di recente nella fase di Wolf-Rayet, dopo aver espulso gli strati esterni della sua atmosfera, accresciuti sulla stella compagna.
Tra le almeno cento miliardi di stelle ospitate dalla nostra Galassia, ne esistono alcune, rarissime, che da sole possono insegnarci moltissimo sull’evoluzione stellare e su complessi processi fisici che altrimenti sarebbe impossibile studiare o testare. È certamente il caso delle stelle di grande massa osservate in fasi transitorie della loro evoluzione, tra gli oggetti più preziosi della fisica stellare.
Le stelle massicce sono infatti rare rispetto alle stelle di massa piccola o intermedia. Inoltre, la loro vita è estremamente breve, solo pochi milioni di anni, il che rende le loro fasi evolutive intermedie o transitorie particolarmente difficili da osservare.
Una classe esemplare di questi oggetti sono le supergiganti B[e] (sgB[e]), una categoria enigmatica di stelle massive caratterizzate da intensa emissione in righe di idrogeno ed elementi ionizzati ed una forte emissione infrarossa, indice della presenza di dense nubi circumstellari ricche di polvere.
Ad oggi, nella Via Lattea si conoscono soltanto dodici stelle appartenenti a questa classe, e tra queste solo due risultano essere associate a un ammasso stellare, una proprietà cruciale per determinarne l’età, fondamentale per studi evolutivi: MWC 137 in Sh2-266 e Wd1-9 nel superammasso stellare Westerlund 1.
L’astrofisica Konstantina Anastasopoulou (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo) ha guidato un nuovo studio dedicato a Wd1-9, basato su una lunga osservazione in raggi X del satellite Chandra della NASA, condotta nell’ambito del progetto EWOCS (Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey), guidato da M. G. Guarcello (INAF-OAPA), che ha come obiettivo lo studio della formazione stellare e planetaria e delle prime fasi evolutive stellari nei superammassi stellari.
Lo studio ha permesso di svelare diversi segreti di questa misteriosa stella. L’analisi delle osservazioni Chandra ha infatti rivelato una periodicità di circa 14 giorni nell’intensità dell’emissione di raggi X, che gli autori interpretano come il risultato di una modulazione orbitale in un sistema binario stretto (due stelle in orbita ravvicinata). A conferma di questa ipotesi, l’analisi spettroscopica dei raggi X mostra la presenza di plasma a oltre 30 milioni di gradi e di elementi pesanti altamente ionizzati (come il ferro): caratteristiche tipiche delle collisioni tra i venti stellari di due stelle massive in un sistema binario.
Il periodo orbitale osservato e un modello teorico semplificato costruito per riprodurre l’emissione osservata suggeriscono che Wd1-9 sia composta da una stella recentemente evoluta nella fase di Wolf-Rayet, dopo avere perso gli strati esterni ricchi di idrogeno, che sono stati accresciuti nella compagna OB attraverso un processo di overflow del lobo di Roche, tipico del trasferimento di massa di tipo B (i lobi di Roche sono superfici equipotenziali attorno alle stelle di un sistema binario, che permettono il trasferimento di massa da una stella all’altra).
Questi risultati rendono Wd1-9 un oggetto di altissimo interesse scientifico, ideale per lo studio delle ultime fasi evolutive delle stelle massive e dei processi fisici ad alta energia che si possono indagare solo in questi sistemi.
Lo studio è descritto nell’articolo: “EWOCS-IV: 1Ms ACIS Chandra observation of the supergiant B[e] star Wd1-9“, recentemente pubblicato da Astronomy & Astrophysics. Tra i coautori dello studio figurano anche M. G. Guarcello, S. Sciortino, E. Flaccomio e F. Damiani dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.
La figura di copertina (cliccare qui per visualizzarla internanente) mostra nel pannello superiore l’immagine in raggi X (Chandra/ACIS) di Wd1-9, con le sorgenti deboli circostanti; nel pannello inferiore l’immagine nel medio infrarosso ottenuta dal James Webb Space Telescope/MIRI, che mostra un campo circa 10 volte più ampio rispetto all’immagine Chandra. In evidenza l’ambiente complesso in cui si trova Wd1-9, al centro, vicino alla supergigante rossa W26, anch’essa molto brillante.
Mario Giuseppe Guarcello
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The analysis of a long X-ray observation reveals the nature of the mysterious star Wd1-9: a binary system containing a star that has recently evolved into the Wolf-Rayet phase, after expelling the outer layers of its atmosphere, which were accreted onto the companion star.
Among the at least one hundred billion stars hosted by our Galaxy, there are a few, exceedingly rare ones, that alone can teach us a great deal about stellar evolution and complex physical processes that would otherwise be impossible to study or test. This is certainly the case for massive stars observed in transitional phases of their evolution, among the most valuable objects in stellar physics.
Massive stars are in fact rare compared to stars of low or intermediate mass. Moreover, their lifespans are extremely short — just a few million years — making their intermediate or transient evolutionary stages particularly difficult to observe.
A prime example of such objects are the B[e] supergiants (sgB[e]), an enigmatic class of massive stars characterized by: intense emission in hydrogen and ionized metal lines and strong infrared emission, indicating the presence of dense circumstellar dust clouds.
To date, only twelve such stars are known in the Milky Way, and among them, only two are associated with a stellar cluster — a crucial property for determining their age, essential for evolutionary studies: MWC 137 in Sh2-266 and Wd1-9 in the Westerlund 1 super star cluster.
Astrophysicist Konstantina Anastasopoulou (INAF – Palermo Astronomical Observatory) led a new study focused on Wd1-9, based on a long X-ray observation by the NASA Chandra satellite. These observations have been carried out as part of the EWOCS project (Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey), led by M. G. Guarcello (INAF-OAPA), aimed at studying stellar and planetary formation and the early evolutionary stages in super star clusters.
The study has revealed several secrets of this mysterious star. Analysis of the Chandra observations revealed a periodicity of about 14 days in the intensity of its X-ray emission, which the authors interpret as the result of orbital modulation in a close binary system (two stars in a tight orbit). Supporting this interpretation, X-ray spectroscopy shows the presence of plasma at temperatures exceeding 30 million degrees and highly ionized heavy elements (such as iron) — all typical features of colliding stellar winds in massive binary systems.
The observed orbital period and a simplified theoretical model used to reproduce the observed X-ray emission suggest that Wd1-9 consists of a star that recently evolved into the Wolf-Rayet phase, after losing its hydrogen-rich outer layers, which were accreted by its OB-type companion via Roche lobe overflow — a process typical of Case B mass transfer (the Roche lobes are equipotential surfaces surrounding the stars in a binary system, allowing for mass exchange between the stars).
These results make Wd1-9 a highly significant object for astrophysics, ideal for studying the final evolutionary stages of massive stars and the high-energy physical processes that can only be explored in such systems.
The study is detailed in the article: “EWOCS-IV: 1Ms ACIS Chandra observation of the supergiant B[e] star Wd1-9”, recently published in Astronomy & Astrophysics. Co-authors list includes M. G. Guarcello, S. Sciortino, E. Flaccomio, and F. Damiani from INAF – Palermo Astronomical Observatory.
The cover figure (click [here] to view full size) shows:
- Upper panel: the X-ray image (Chandra/ACIS) of Wd1-9, with nearby faint X-ray sources;
- Lower panel: the mid-infrared image obtained with JWST/MIRI, showing a field about 10 times larger than the Chandra image and highlighting the complex environment surrounding Wd1-9, located at the center, near the red supergiant W26, also extremely bright.
Mario Giuseppe Guarcello
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